燃烧理论层流扩散火焰.pptx

燃烧理论

九层流非预混扩散火焰

•蜡烛的火焰；

•本生灯的外焰；

•碳烟(Soot)的形成；

•NO2和CO的形成；

•控制火焰尺寸和形状的工业设施。

背景

•燃料的射流火焰；

12/30/20192

Bunsenouterflame

Candleflame

Jetflame

Thestructureofnonpremixedflameconsistsofthreezones,withareactionzoneseparatinga

fuel-richzoneandoxidizer-richzone.

C.K.Law,Combustionphysics,2006

预混火焰和非预混燃烧的区别

12/30/20193

非预混火焰

预混火焰

•1.未燃常密度层流射流

•2.射流火焰的物理描述

•3.Burke-Schumann简化理论描述

•4.射流火焰的各种解法

•5.圆口和狭缝烧嘴的火焰长度

•6.Soot形成及氧化分解

•7.对吹火焰的介绍

12/30/20194

Content

1.未燃常密度层流射流

•物理描述:燃料射入氧化剂中

•可通过其了解基本的流动和混合过程•图中显示了燃料射流的基本特征

中心线

12/30/2019

5

射流核心：速度和燃料的质量分数不变且处处相等。

从该核到射流边界，速度与燃料浓度均单调递减到0。在核心之外，

(xxc)，粘性剪切力和质量扩散在整个射流区域内都起作用。

12/30/2019

•在整个流场里面，初始的射流动量是守恒的。当燃

料流向周围的空气时，它的一部分动量就传给了空气，因此燃料的速度减小；同时在流场中越往下游，进入射流区域里的空气量就越多。这可以用动量守恒的积分表达式来表示：

12/30/20197

•影响流场的是动量的对流和扩散，而影响燃料浓

度场的则是物质的对流和扩散，这两者具有一定的类似性，因此燃料的质量分数YF(r,x)和无量纲速度vx(r,x)/ve也应该具有类似的分布规律。

•和初始射流动量类似，从喷嘴流入的燃料质量也是守恒的，即：

12/30/20198

速度场和燃料质量分数场

假设

1、射流和周围流体的摩尔质量相等。有了这个假设，加上理想

气体性质，并设流场内压力和温度都是常数，那么整个流场内流体的密度也就是常数。

2、物质之间的扩散为遵从费克定律的简单二元扩散。

3、动量和组分的扩散率都是常数，且相等，即施密特数（Sc=ν

/D）等于1。

4、只考虑物质的径向动量扩散，忽略轴向扩散。

因此，下面得出的结论只在距离喷嘴出口下游一定距离的地方适用，也就是隐核以外的地方才适用，因为隐核内部轴向